(57)【要約】      （修正有）【課題】筆記具の把持力を測定し量的指標とすることで、筆記具、被筆記媒体の制限を軽減し、筆記者に違和感を与えない自然な筆記を評価できる筆記具、筆記具の部品および筆記情報システムを提供する。【解決手段】筆記動作が可能な大きさの軸部１と、軸部表面に設けられた把持用のグリップ部２とを備え、軸部１は少なくともグリップ部２との接触範囲に絶縁性を有し、グリップ部２は、少なくとも軸部表面より、導電層１１と、導電性スポンジ１２と、把持時に弾性変形する導電層１３とをこの順で有しており、把持及び筆記時に軸部１に加わる最大力を導電性スポンジ１２の抵抗値として測定をする機能を有することにより、被筆記媒体の制限を与えない。【選択図】図１
0003225900.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、
軸部表面に設けられた把持用のグリップ部と、を備え、
軸部は、
少なくともグリップ部との接触範囲に絶縁性を有し、
グリップ部は、
軸部表面より、少なくとも導電層と、導電性スポンジと、把持時に弾性変形する導電層と
をこの順で有することを特徴とする筆記具。
【請求項２】
請求項１に記載の筆記具であって、
少なくとも前記変形性を備えた導電層より外面の位置に
他のものと絶縁状態にある
ピエゾフィルムを備える
ことを特徴とする筆記具。
【請求項３】
請求項１または２に記載の筆記具であって、
前記軸部のグリップ部接触範囲は、正三角柱型の形状を備える
ことを特徴とする筆記具。
【請求項４】
請求項３に記載の筆記具であって、
前記導電層は、
前記軸部の正三角柱部分の３側面に１枚ずつ互いに接触しない位置に配置し、
各側面の導電層は、
軸部三角柱型の長さ方向と長辺の長さが一致する長方形型で、
長辺と平行な中心線は、軸部長さ方向と平行な各三角柱側面の中心線上に位置する、
形状を備えることを特徴とする筆記具。
【請求項５】
請求項３に記載の筆記具であって、
前記導電層は、
前記軸部の正三角柱部分の３側面に２枚ずつ互いに接触しない位置に合計６枚有し、
各側面の導電層２枚は、
軸部長さ方向と平行な各三角柱側面の中心線上で分割した範囲に１枚ずつ、
軸部長さ方向と平行な各三角柱側面の中心線から等距離離れた位置に設ける
ことを特徴とする筆記具。
【請求項６】
請求項１または２に記載の筆記具であって、
前記軸部のグリップ部接触範囲は、真円柱型の形状を備える
ことを特徴とする筆記具。
【請求項７】
請求項６に記載の筆記具であって、
前記導電層は、
前記軸部の真円柱部分の側面に互いに接触しない位置に３枚有し、
軸部真円柱部分の長さ方向と長辺の長さが一致する長方形型で、
導電層の長辺は真円柱部分の中心線と平行に位置し、
３枚が等角度間隔に真円柱部分の側面に位置するように備える
ことを特徴とする筆記具。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の筆記具であって、
前記グリップ部からの信号を電子情報化する変換装置を有する
ことを特徴とする筆記具。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の筆記具であって、
前記グリップ部最外面に樹脂層を備える
ことを特徴とする筆記具。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の筆記具であって、
前記導電層数と同数の抵抗器を備え、
電圧値変動を出力とする
ことを特徴とする筆記具。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の筆記具の部品であって、
前記グリップ部の最内面に設けられた、絶縁性と弾性を持つグリップ軸を備え、
前記グリップ軸は、前記軸部を挿す穴を有し、
軸部を挿す穴は、その内面に少なくとも前記軸部が滑らない程度の摩擦性を備えた樹脂層を備える
ことを特徴とする筆記具の部品。
【請求項１２】
筆記具型装置と、
筆記具型装置が接触した点の座標を測定できる被筆記媒体を備え、
筆記具型装置が請求項１から１１のいずれかに記載の筆記具であり、
筆記具型装置が測定した筆記具型装置を把持する把持力および筆記具型装置と被筆記媒体との接触点圧力と、被筆記媒体が測定した筆記具型装置と被筆記媒体が接触した点の座標と、
を測定し、数値データ化する機能を有している
ことを特徴とする筆記情報化システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、把持力測定筆記具に関する。さらに詳しくは、筆記具に付属または後付けし、筆記動作時の把持力測定と、その時間変化から手書き文字の認識ができる筆記具に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、筆記動作に対して筆圧や筆記具の傾き、筆記具と被筆記物との接触点の座標位置といった量的指標を測定する筆記具または部品が多数開発されている。
【０００３】
このような筆記具を使用すれば、測定値から手書き文字のテキスト化や筆跡の電子化ができ、筆跡鑑定や電子署名にも利用可能である。筆記具から量的指標を測定する例としては特許文献１がある。この筆記具は筆記具の把持部分にひずみゲージを設け、筆記時の筆記具のひずみから把持圧力を測定することで筆跡鑑定等に応用することを目的とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２４８２２４号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでの量的指標を測定する前記筆記具または部品では、測定のために筆記具もしくは被筆記物のどちらかまたは両方に制限を設けることで測定精度を得ているものが多い。例えば被筆記媒体は専用用紙でなければならない、筆記範囲に制限がある、手は被筆記媒体に触れてはならないなどである。また、筆記具と被筆記媒体の接触点のみで量的指標を測定するものが多く、筆記具の軸をねじる筆記動作が反映されない。これらが筆記者に違和感を与え、紙などに筆記する字体とは異なった字体となるという問題がある。
【０００６】
本考案は上記事情に鑑み、筆記具の把持力を測定し量的指標とすることで、筆記具、被筆記媒体の制限を軽減し、筆記者に違和感を与えない自然な筆記を評価できる測定筆記具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１考案の筆記具は、筆記動作が可能な大きさの軸部と、軸部表面に設けられた把持用のグリップ部とを備え、軸部は少なくともグリップ部との接触範囲に絶縁性を有し、グリップ部は、少なくとも軸部表面より、導電層と、導電性スポンジと、把持時に弾性変形する導電層とをこの順で有しており、把持及び筆記時に軸部に加わる最大力を導電性スポンジの抵抗値として測定をする機能を有することにより、被筆記媒体の制限を与えない測定筆記具が提供される。
第２考案の筆記具は、第１考案において、少なくとも前記把持時に弾性変形する導電層より外面の位置に、他のものと絶縁状態にあるピエゾフィルムを備えていることを特徴とする。
第３考案の筆記具は、第２考案において、前記軸部のグリップ部接触範囲が正三角柱型の形状を備えていることを特徴とする。
第４考案の筆記具は、第３考案において、前記導電層が前期軸部の正三角柱部分の３側面に１枚ずつ互いに接触しない位置に配置され、各側面の導電層は、軸部三角柱型の長さ方向と長辺の長さが一致する長方形型で、長辺と平行な中心線は、軸部長さ方向と平行な各三角柱側面の中心線上に配置された形状を備えていることを特徴とする。
第５考案の筆記具は、第３考案において、前記導電層が前記軸部の正三角柱部分の３側面に２枚ずつ互いに接触しない位置に合計６枚配置され、各側面の導電層２枚は、軸部長さ方向と平行な各三角柱側面の中心線上で分割した範囲に１枚ずつ、軸部長さ方向と平行な各三角柱側面の中心線から等距離離れた位置に配置された形状を備えていることを特徴とする。
第６考案の筆記具は、第２考案において、前記軸部のグリップ部接触範囲が真円柱型の形状を備えていることを特徴とする。
第７考案の筆記具は、第６考案において、前記導電層が前期軸部の真円柱部分の側面に互いに接触しない位置に３枚配置され、形状は軸部真円柱部分の長さ方向と長辺の長さが一致する長方形型であり、導電層の長辺は真円柱部分の中心線と平行であり、３枚が等間隔に真円柱部分の側面に位置する形状を備えていることを特徴とする。
第８考案の筆記具は、第１考案から第７考案のいずれかに記載の考案において、前記グリップ部からの信号を電子情報化する変換装置を有することを特徴とする。
第９考案の筆記具は、第１考案から第８考案のいずれかに記載の考案において、前記グリップ部最外面に樹脂層を備えていることを特徴とする。
第１０考案の筆記具は、第１考案から第９考案のいずれかに記載の考案において、前記導電層数と同数の抵抗器を備えていることにより、電圧値変動を出力とする機能を有することを特徴とする。
第１１考案の筆記具の部品は、第１考案から第１０考案のいずれかに記載の考案において、前記グリップ部の最内面に絶縁性と弾性を持つグリップ軸を備え、前記グリップ軸は、前記軸部を挿す穴を有し、軸部を挿す穴はその内面に少なくとも前記軸部が滑らない程度の摩擦性を備えた樹脂層を備えており、筆記具および被筆記媒体の制限を与えないことを特徴とする。
第１２考案の筆記情報化システムは、筆記具型装置と、筆記具型装置が接触した点の座標を測定できる被筆記媒体を備え、筆記具型装置は第１考案から第１１考案のいずれかに記載の考案の筆記具であり、筆記具型装置が測定した筆記具型装置を把持する把持力および筆記具型装置と被筆記媒体との接触点圧力と、被筆記媒体が測定した筆記具型装置と被筆記媒体が接触した点の座標と、を測定し、数値データ化する機能を有していることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００８】
第１考案によれば、前記導電性スポンジの電気抵抗値は軸部垂直方向の最大力に伴い変化するので、筆記具を把持した際の最大把持力を評価することができる。なお、時間変化とともに最大把持力を測定すれば、単体小文字アルファベットの認識が可能である。
第２考案によれば、ピエゾフィルムを備えると、文字列筆記時の文字間の切れ目毎にピエゾフィルム出力電圧が上昇するので、ピエゾフィルム出力電圧を把持力の時間変化と同時に測定することで、筆記文字間の識別および連続した文字の認識が可能である。
第３考案によれば、軸部のグリップ部接触範囲が正三角柱型の形状を備えると、把持する指と把持位置の統一化されるので、把持力の個人差を評価することができる。
第４考案によれば、各正三角柱側面に導電層を備えると、把持する指ごとの把持力が測定されるので、指ごとの把持力の相対比較が可能となる。
第５考案によれば、正三角柱部分の３側面に２枚ずつ、合計６枚の導電層を備えると、１本の指に対し、２か所で把持力が測定されるので、把持力分布及びねじり動作測定が可能となる。
第６考案によれば、軸部のグリップ部接触範囲が真円柱型の形状を備えると、把持形式に任意性を与え、自然な筆記に対する把持力測定を可能となる。
第７考案によれば、３枚の導電層を備えると、自然な筆記に対する把持力分布を測定できるので、筆跡認識性能を向上させることができる。
第８考案によれば、把持力を電子情報に変換できるので、筆跡の電子化における新しい量的指標となり、文字認識と筆跡認識の性能向上させることができる。
第９考案によれば、グリップ部最外面に樹脂層を備えると、導電性スポンジ及び導電層の保護及び把持状態での操作性の向上させることができる。
第１０考案によれば、把持力変化に対応する導電性スポンジの抵抗値変化が電圧値変化に対応するので、把持力を電圧値の変化で評価可能となる。
第１１考案によれば、グリップ軸を備えると、グリップ部が軸部から独立する形状となるので、任意の筆記具に着脱可能となる。
第１２考案によれば、筆記動作に対する量的指標として、同期した把持力、座標値および筆圧の数値データを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の把持力測定筆記具の概略説明図であって、（Ａ）は軸部１にグリップ部２が構成された筆記具の全体図であり、（Ｂ）はグリップ部２の断面図、（Ｃ）は把持力測定筆記具のブロック図である。
【図２】把持力測定原理を示した図であって、（Ａ）は把持力測定原理の説明図であり、（Ｂ）は得られる把持力波形の模式図である。
【図３】図１の把持力測定筆記具の構成要素にピエゾフィルム１５を加えた筆記具の概略説明図であって、（Ａ）はピエゾフィルム１５を構成したグリップ部２の断面図であり、（Ｂ）はピエゾフィルム１５を含むブロック図、（Ｃ）は得られる把持力波形の模式図である。
【図４】図３の把持力測定筆記具の構成要素の軸部１を正三角柱型に変更し導電層１１を３つに分割した筆記具の概略説明図であって、（Ａ）は正三角柱型導電層３枚構成のグリップ部２の断面図であり、（Ｂ）は得られる把持力波形の模式図である。
【図５】把持力測定筆記具の構成要素に追加・変更を加えた把持力測定筆記具の概略説明図であって、（Ａ）は図４の把持力測定筆記具の導電層１１を分割し、樹脂層１６を追加したグリップ部２の断面図であり、（Ｂ）は図３の把持力測定筆記具の導電層１１を分割し、樹脂層１６を追加したグリップ部２の断面図である。
【図６】把持力測定筆記具の構成要素に追加・変更を加えた把持力測定筆記具の概略説明図であって、（Ａ）は図３の把持力測定筆記具に樹脂層１６を追加し、軸部１をグリップ軸１７に変更した把持力測定筆記具の部品の断面図であり、（Ｂ）は図５（Ｂ）の軸部１をグリップ軸１７に変更した把持力測定筆記具の部品の断面図である。
【図７】増幅及びフィルタ回路２３の実施例であって、オペアンプ（ＢＵ７４２１）を使用した増幅回路である。
【図８】把持力測定筆記具の部品の実施例で測定した単体小文字アルファベットａからｄまでの把持力波形２名分である。
【図９】把持力測定筆記具の部品の実施例で測定した単体小文字アルファベットｅからｈまでの把持力波形２名分である。
【図１０】把持力測定筆記具の部品の実施例で測定した単体小文字アルファベットｉからｌまでの把持力波形２名分である。
【図１１】把持力測定筆記具の部品の実施例で測定した単体小文字アルファベットｍからｐまでの把持力波形２名分である。
【図１２】把持力測定筆記具の部品の実施例で測定した単体小文字アルファベットｑからｔまでの把持力波形２名分である。
【図１３】把持力測定筆記具の部品の実施例で測定した単体小文字アルファベットｕからｘまでの把持力波形２名分である。
【図１４】把持力測定筆記具の部品の実施例で測定した単体小文字アルファベットｙからｚまでの把持力波形２名分である。
【図１５】把持力測定筆記具の部品の実施例で測定した連続小文字アルファベットの把持力とピエゾフィルムの出力電圧波形であって、（Ａ）は連続した小文字アルファベット「ｓｔｕｄｅｎｔ」を筆記した時の測定波形であり、（Ｂ）は（Ａ）の波形をピエゾフィルムの出力電圧のスパイク発生個所で分割した図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態の把持力測定筆記具は、筆記動作時の把持力を測定する筆記具であって、導電性スポンジを用いて把持力の評価を行い、把持力を手書き文字認識の量的指標とするようにしたことに特徴を有している。
以下、図面に基づいて、本実施形態の把持力測定筆記具を説明する。
【００１１】
図１（Ａ）において、把持力測定筆記具は軸部１とグリップ部２によって構成されている。軸部１は使用者の把持姿勢を決定し、グリップ部２の形状と電気特性を一定に保つフレームとなる、といった役割をもつ。そのため、軸部１の材質をプラスチックのような絶縁物にしたり絶縁性を有するフィルムを軸部１とグリップ部２との間に挟んだりすることで、グリップ部２と軸部１との接触部に絶縁性を有していれば、筆記動作を行える範囲で大きさや材質、形状、インク入りといった機能などに制限はない。グリップ部２は図１（Ｂ）の断面図に示すように軸部１外面から、導電層１１、導電性スポンジ１２、変形性を備えた導電層１３の順で構成されている。
【００１２】
導電層１１、導電性スポンジ１２、変形性を備えた導電層１３はこの順で互いに接触した状態で積層されることで把持力によって抵抗値が変化する可変抵抗のような役割を持ち、この抵抗値をもって把持力を評価できる。
上記構成を有する把持力測定筆記具において、抵抗値の測定は、例えば、以下のような装置で実施できる。図１（Ｃ）に示すように電源２１と、導電層１１、導電性スポンジ１２、変形性を備えた導電層１３と、抵抗器１４とを直列で接続し、オームの法則・キルヒホッフの法則に基づく、抵抗器１４の電圧値を計測機器２２で取得することで把持力を評価することが望ましい。またこのとき、電源２１と抵抗器１４はグリップ部２と同様に軸部１の表面もしくは内部に構成し、無線通信をもって外部の計測機器２２にデータを送信するようにすれば、配線等による筆記に対する使用者の違和感を無くすことができる。
【００１３】
上記把持力測定筆記具を筆記時に使用することで、筆記具を把持した際の最大把持力を評価することができる。また、時間変化とともに最大把持力を測定すれば、単体小文字アルファベットの認識が可能となる。
以下ではこの測定原理の詳細を説明する。
【００１４】
把持力測定は導電性スポンジ１２の特性を利用している。導電性スポンジ１２は名前の通り導電性をもつスポンジであり、数ＭΩから数十ＭΩの抵抗値をもつ。この抵抗値はスポンジを圧縮することで変化し、圧縮されるほど抵抗値は低下する。この特性を利用し、本考案では筆記具を把持する指の位置に導電層１１、導電性スポンジ１２、変形性を備えた導電層１３で構成された可変抵抗が設置されたような関係となっている。
例えば図１（Ｃ）に示すような装置を構成し、通電状態で筆記動作を行うと、指は図２（Ａ）のように導電性スポンジ１２を圧縮することになる。このとき抵抗値は電流特性上、導電性スポンジ１２の最も圧縮された点から軸部までの抵抗値となる。つまり抵抗値は軸部垂直方向の最大力に対応した値となる。この最大力は筆記者の筆圧や筆記した文字によって時々刻々と変化するので、それに伴い導電性スポンジ１２の抵抗値が変化する。導電性スポンジ１２の抵抗値が変化すれば、キルヒホッフの法則から直列に接続された抵抗器１４にかかる電圧が変化することになる。つまり抵抗器１４の電圧変化は筆記動作時の把持力に依存することになる。
以上より抵抗器１４の電圧変化に基づいて、指の最大把持力を測定できる。
【００１５】
上記の原理で得た最大把持力相当の電圧値は一般的な計測機器２２を用いることで時間とともに連続的に記録できる。これを小文字アルファベット１字ごとにプロットすると図２（Ｂ）のような把持力変化の波形を得ることができる。図２（Ｂ）の波形は筆記した小文字アルファベットによって形状（山の数や山同士の相対的な大きさ・位置関係など）が異なっており、同じ文字を筆記したときはほぼ同じ形状の波形となる。また筆記者が異なっても同じ文字を書いた時の波形形状はおおむね一致するため、強化学習などによって文字ごとの波形パターンの特徴を解析することで筆記者問わず文字認識が可能となる。
【００１６】
上記把持力測定筆記具は構成に追加・変更等を行うことで、精度向上や多種の測定用に利用などが可能である。以下に追加構成と内容、効果について説明する。
【００１７】
図３（Ａ）は図１の把持力測定筆記具にピエゾフィルム１５を加えた筆記具である。ピエゾフィルム１５は少なくとも変形性を備えた導電層１３より外面に配置される。ピエゾフィルム１５は、連続文字の筆記動作時の１文字間の微小な把持力の変化に伴い電圧を生じさせるので、文字列筆記時の文字間の切れ目センサの役割を担う。ピエゾフィルム１５は電圧を生じさせるため、導電性スポンジ１２の抵抗値などに影響を与えないように他のものと絶縁状態にある必要はある。例えば、ピエゾフィルム１５自体に絶縁性のフィルムを巻くことで絶縁性を維持できる。また、ピエゾフィルム１５は、微小のひずみでも反応できるため変形性を備えた導電層１３の外周を完全に覆いきる必要はなく、図３（Ａ）のように一部に構成されていればよい。
【００１８】
なお、ピエゾフィルム１５の出力電圧は小さく、環境ノイズも加わりやすいので、図３（Ｂ）のように電源２１で動作する増幅及びフィルタ回路２３を介して計測機器２２に入力するのが望ましい。
【００１９】
上記構成の把持力測定筆記具を筆記時に使用することで、得られる把持力波形から筆記文字間の識別および連続した文字内容の認識が可能となる。
以下ではこの測定原理の詳細を説明する。
【００２０】
ピエゾフィルム１５はフィルム状の圧電素子であり、ひずみの大きさに応じて電圧を生じさせることができる。つまりピエゾフィルム１５は変形した瞬間と元の形状に戻る瞬間に電圧が生じ、変形状態で保持された場合、電圧は徐々に零に収束していく。これを利用しグリップ部２にピエゾフィルム１５を設けると、筆記具を保持している間、電圧は生じないが、筆記開始時人間は筆記具を保持する力を強めるため電圧が生じる。そして筆記継続時は大きな電圧は生じず、２画目や次の文字に移る際に力が緩むため再び電圧が生じる。このとき２画目に移る動作より次の文字に移る動作の方が一般的に大きくなる。よってピエゾフィルム１５の発する電圧も文字の切れ目で大きくなる。
以上よりピエゾフィルム１５の発する電圧をたどることで図３（Ｃ）のような波形が得られ、文字の切れ目を判別することが可能となる。そして導電性スポンジ１２による把持力波形とピエゾフィルム１５による文字の切れ目判別波形は同期がとれているため、ピエゾフィルム１５の電圧波形をもとに把持圧力波形を一文字ずつに分解可能となる。そして、１文字分ずつ波形パターンを解析することで連続文字の内容認識が可能となる。
【００２１】
図４は、図３の軸部１とグリップ部２との接触範囲を正三角柱型の形状に変更し、正三角柱部分の３側面に１枚ずつ互いに接触しない位置に導電層１１を配置した把持力測定筆記具である。グリップ部２の接触範囲を正三角柱型の形状にすることで、使用者は一般的に親指、人差し指、中指の３本で各面を支えるように把持するようになるため、把持する指と把持位置の統一化を図れ、把持力の個人差を評価することができる。また、３枚の導電層１１を軸部１の三角柱型の長さ方向と長辺の長さが一致する長方形型とし、長辺と平行な中心線は、軸部長さ方向と平行な各三角柱側面の中心線上に位置するように配置すると、図４（Ａ）のように各面の中央に導電層１１が互いに接触することなく配置されることになる。この筆記具で筆記動作を行うと、導電性スポンジ１２が１枚に対し、導電層が３枚なので、図４（Ｂ）に示すように親指、人差し指、中指のそれぞれの把持力が測定可能となる。この場合抵抗器１４を導電層１１の枚数分配置し、それぞれで閉ループを構成することで各指の把持力測定が可能となる。
【００２２】
上記構成の把持力測定筆記具を筆記時に使用することで、図４（Ｂ）に示すように、同じ時間でも指によって把持力が異なる、つまり各指による把持力の相対比較により、把持及び筆記のためにその時刻にどの指が主体となって働いているかなどを評価することが可能となる。また、得られる量的指標が増えるため、特定の文字の筆記に対する波形特徴も捉えやすくなり、文字認識精度の向上を図ることが可能である。また、把持姿勢の統一化がなされているため、使用者間での比較が可能となるため、得られる量的指標を、把持力の強さや筆記速度から字体の評価や個人識別などで利用できる可能性がある。
【００２３】
軸部１の形状やグリップ部２の構造は以下のような構造としてもよい（図５、図６）。
図５（Ａ）は図４の各面の導電層１１を３枚から３側面に２枚ずつ互いに接触しない位置に合計６枚に変更した筆記具であり、各側面の導電層１１の２枚は、軸部１の長さ方向と平行な各三角柱側面の中心線上で分割した範囲に１枚ずつ、軸部１長さ方向と平行な各三角柱側面の中心線から等距離離れた位置に備わっている。導電層が６枚になることにより、１本の指に対し、２か所で把持力が測定されるので、導電層１１の位置関係と把持力を関連づけることで、把持力分布及びねじり動作測定が可能となる。把持力分布やねじり動作測定を行うことで筆跡や文字識別のみでなく、筆記された文字そのものの止め、はね、はらいといった形状や姿勢の記録が可能となる。このとき導電層１１の幅方向の長さを短くすることで、三角柱範囲内で導電層１１が等間隔を保ちつつ導電層１１間の距離を大きくでき、把持力分布評価の精度を向上させることができる。また、上記の考え方から導電層１１は６枚以上も配置することが可能であるが、筆記具の大きさと用途から三角柱各面２枚の合計６枚程度までが望ましい。
【００２４】
図５（Ｂ）は図３の軸部１のグリップ部２接触範囲を真円柱型の形状に変更し、軸部１の真円柱部分の側面の互いに接触しない位置に３枚の導電層１１を備えた筆記具である。このとき導電層１１は、軸部１真円柱部分の長さ方向と長辺の長さが一致する長方形型で、導電層１１の長辺は真円柱部分の中心線と平行に位置し、３枚が等角度間隔に真円柱部分の側面に位置するように設置している。軸部１形状が真円柱型になることによって、使用者の把持姿勢の制限をなくし、一般的な筆記具のように任意の把持姿勢で把持・筆記できるため、自然な筆記に対する把持力測定が可能となる。これにより得られた量的指標は本人識別に使われる筆跡鑑定や電子署名といった個人ごとの筆跡の認識技術に利用できる可能性がある。
また、導電層１１が３枚等角度間隔に真円柱部分の側面に位置することで、自然な筆記に対する把持力分布が測定可能となり、筆跡認識に対する精度を向上する効果があるが、実際の測定では、使用者間の比較、再現性の向上のために把持するいずれかの指の位置を決めて（把持箇所に印をつけるなどして）測定することが望ましい。また、導電層１１の枚数は互いが接触しなければ枚数に制限はなく、枚数を多くするほど把持力分布は詳細なものとなるが、使用用途から３枚程度の構成が望ましい。
【００２５】
図６（Ａ）は図４の筆記具、図６（Ｂ）は図５（Ｂ）の筆記具において、グリップ部２の最内層にグリップ軸１７を設け、軸部１から着脱可能な把持力測定筆記具の部品とした例である。グリップ軸１７は軸部１に代わってグリップ部２の形状と電気特性を一定に保つフレームの役割を担っている。また、グリップ軸１７の中心には軸部１を抜き差しすることが可能な穴を備えている。これにより軸部１はグリップ部２から着脱可能となるため、１つのグリップ部２を鉛筆やボールペン、スタイラスペン、筆のような穴径の合う複数の軸部１に使用できるようになる。
【００２６】
グリップ軸１７はグリップ部２の電気特性を一定に保つために絶縁性を必要とし、軸部１を着脱可能とするために軸部1着脱前後で形状が変化しない程度の弾性を必要とする。またグリップ軸１７の中心に設けられた穴は、軸部１の滑りを防ぐために樹脂部１８を備えていることが望ましい。ただし、軸部1との滑りがなく、部品全体が把持、筆記できる大きさに収まれば、穴径や形状、樹脂部１８の厚みおよび設置位置に関して制限はない。例えば一般的な鉛筆やボールペンを軸部１とするなら、グリップ軸１７は剛性の高いゴム素材や軽量なプラスチックを用い、樹脂部１８はグリップ軸１７が剛性の高いゴム素材であればグリップ軸１７の表面を利用し、グリップ軸１７がプラスチックであれば、摩擦係数の大きい樹脂でコーティングするのが望ましい。
【００２７】
上記構成の把持力測定筆記具の部品を筆記具に装着し筆記時に使用することで、任意の筆記具での把持力の測定が可能となり、被筆記媒体によって筆記具を変更しながら把持力の測定が可能となる。これにより、例えば被筆記媒体を紙とし、筆記具をボールペンとすることで、紙に書いた文字の即時テキスト化を行えたり、スタイラスペンのような筆記具を電子情報に変換できる筆記具とすることで把持力が筆跡の電子化における新しい量的指標となるので、従来の文字認識と筆跡認識技術の性能を向上したりする効果がある。
【００２８】
図５及び図６に示すように樹脂層１６をグリップ部２の最外面に設けてもよい。このような樹脂層１６を設けることで、導電性スポンジ１２やピエゾフィルム１５などを保護すると同時に、使用者が把持した際の質感を一般的な筆記具のグリップに近づけることができるため、自然な筆記ができるといった把持状態での操作性の向上を図ることができる。樹脂層１６の厚みなどに制限はないが把持力の測定が主目的であるため薄い樹脂層１６（例えば１ｍｍまで）であることが望ましい。
【００２９】
上記構成の把持力測定筆記具及び把持力測定筆記具の部品を装着した筆記具の被筆記媒体として、静電式や感圧式のパネルのような、接触物との接触点の座標及び接触圧力を測定し数値データ化できるもの、を用いてもよい。例えばスマートフォンやペンタブレットなどである。これにより把持圧力と接触点座標および圧力の３つの同期した筆記動作に関わる量的指標を数値データとして評価できるので、各指標を比較による筆跡内容自体の記録や手書き文字の認識性能の向上が可能となる。また数値データとして記録することで個人筆跡に対して情報量が増加するため、筆跡鑑定や電子署名の認識精度を向上できる可能性がある。
【実施例】
【００３０】
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。以下に示す実施例は本考案の技術思想を具体化するための例示であって、本考案は以下の内容に特定するものではない。
【００３１】
（実施例１）
図６（Ａ）において、シャープペンシル（軸径７ｍｍ）を軸部１としたとき、グリップ軸１７として絶縁性を有するＰＬＡ樹脂で成形したものに、銅箔テープ（０.０７ｍｍ）の導電層１１、導電性スポンジ１２（厚み５ｍｍ）、導電性布テープ（厚み０.３ｍｍ、表面抵抗値０.０５Ω/２５ｍｍ以下）の変形性を備えた導電層１３および絶縁フィルム（厚み０.０５ｍｍ）で両面を絶縁化したピエゾフィルム１５（ニッケル銅、厚み２８μｍ）を構成し、厚み０.５ｍｍの絶縁性を備えたゴムシートの樹脂層１６で、グリップ軸１７表面から３ｍｍになるように圧縮し固定した、軸部１から着脱可能な把持力測定筆記具の部品である。なお、グリップ軸１７の穴径は８ｍｍとし、厚み０.５ｍｍの絶縁性を備えたゴムシートを内面に貼ることで樹脂部１８とする。
【００３２】
図８〜図１４は、上記実施例１に電源２１（直流３Ｖ）と、抵抗器１４（１０ＭΩ炭素被膜抵抗）を導電層１１一枚に対し１個ずつと、増幅及びフィルタ回路２３として、図７に示すオペアンプ（ＢＵ７４２１）を使用した増幅回路を図３（Ｂ）のように直径１ｍｍのビニール被覆導線で接続し、計測機器２２としてデータロガーで実際に小文字アルファベットａ〜ｚを一字ずつ記入し、各指の把持力測定を行ったグラフである。このとき、実施者は本考案の構造を知らない２名とし、一字に対し１０秒以内での筆記としている。
【００３３】
図８〜図１４より、文字ごとに波形が異なっていることが分かる。また、実験者によって記入速度や把持力が異なるため、一見すると異なる波形のようだが、山の相対的な大きさや数が一致していることから同じ文字を記入していると認識可能である。そして、指ごとに把持力差が生じていることも観察できる。
【００３４】
（実施例２）
図６（Ｂ）において、シャープペンシル（軸径７ｍｍ）を軸部１としたとき、グリップ軸１７を厚み０.５ｍｍの絶縁性を備えたゴムシートで成形したものに、銅箔テープ（０.０７ｍｍ）の導電層１１、導電性スポンジ１２（厚み５ｍｍ）、導電性布テープ（厚み０.３ｍｍ、表面抵抗値０.０５Ω/２５ｍｍ以下）の変形性を備えた導電層１３および絶縁フィルム（厚み０.０５ｍｍ）で両面を絶縁化したピエゾフィルム１５（ニッケル銅、厚み２８μｍ）を構成し、厚み０.５ｍｍの絶縁性を備えたゴムシートの樹脂層１６で、グリップ軸１７表面から３ｍｍになるように圧縮し固定した、軸部１から着脱可能な把持力測定筆記具の部品である。なお、グリップ軸１７の穴径は７ｍｍとし、グリップ軸１７を構成するゴムシートの素材自体を樹脂部１８とする。
【００３５】
図１５は、上記実施例２に電源２１（直流３Ｖ）と、抵抗器１４（１０ＭΩ炭素被膜抵抗）を導電層１１一枚に対し１個ずつと、増幅及びフィルタ回路２３として、図７に示すオペアンプ（ＢＵ７４２１）を使用した増幅回路を図３（Ｂ）のように直径１ｍｍのビニール被覆導線で接続し、計測機器２２としてデータロガーで実際に連続したアルファベット「ｓｔｕｄｅｎｔ」を筆記したときの把持力波形とピエゾフィルム出力波形を測定し、文字ごとに分割可能か検証した図である。なお、測定対象は時間同期できている親指の把持力とピエゾフィルムの出力電圧値としている。
【００３６】
図１５より、連続した把持力波形が観察されており、負の方向ではあるが８つのスパイクが観測できていることが分かる。このスパイクで連続した把持力波形を分割すると７つに分割でき、分割された波形は図８〜図１４内の「ｓ」「ｔ」「ｕ」「ｄ」「ｅ」「ｎ」の波形に酷似していることがわかる。よって、把持力の時間変化と同時に測定することで、筆記文字間の識別および連続した文字の認識が可能である。このとき、２画以上ある文字内でもスパイクは発生しているが、文字の切れ目のスパイクより明らかに小さいため、差別化は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本考案の把持力測定筆記具は筆記動作における量的指標として把持力を提供する。よって、特定の文字の把持力波形をと統計的に解析することで美しい字とそうでない字の違いを発見できる可能性がある。よって文字の矯正指標としての利用可能性がある。また、筆跡鑑定や電子署名の個人識別情報として把持力を提供できるため、セキュリティ分野などにも利用可能性がある。
【符号の説明】
【００３８】
１   軸部
２   グリップ部
１１   導電層
１２   導電性スポンジ
１３   変形性を備えた導電層
１４   抵抗器
１５   ピエゾフィルム
１６   樹脂層
１７   グリップ軸
１８   樹脂部
２１   電源
２２   計測機器
２３   増幅及びフィルタ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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